本發(fā)明屬于道路施工區(qū)交通安全技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種道路施工區(qū)減速測速一體化安全控制與信息反饋系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展，道路工程的數(shù)量日益增加，2016年上半年新增高速4500公里，新改建國省干線升級公路1.6萬公里，改建農(nóng)村公路18萬公里。隨著改擴建、養(yǎng)護工程數(shù)量的增加，施工區(qū)的交通狀況日趨復(fù)雜，隨之帶來的問題越來越引起人們的關(guān)注。公路施工區(qū)是為公路養(yǎng)護和維修作業(yè)而設(shè)置的特殊交通管理區(qū)域，由于道路施工作業(yè)過程通常不中斷交通，車輛經(jīng)常變換車道，并且駕駛?cè)舜嬖陬l繁加減速等行為，因此公路施工區(qū)是交通事故易發(fā)區(qū)域，受到交通事故威脅的不僅是誘發(fā)交通事故的駕駛員，而且包括道路上的施工人員。根據(jù)美國聯(lián)邦高速公路管理局統(tǒng)計，近5年，美國施工區(qū)每年約有761人死亡，每年還約有50000人在施工區(qū)內(nèi)因為車輛事故受傷，相當(dāng)于：每天有2.3人因施工作業(yè)區(qū)相關(guān)交通事故而喪生，每天有超過110人在此類事故中受傷。因此，道路施工區(qū)交通安全問題不容忽視。

目前道路施工區(qū)域雖然有被動的提醒標(biāo)志和錐形交通標(biāo)，但是這些標(biāo)志設(shè)置不準(zhǔn)確、設(shè)置間隔過大、所需的安裝時間長、限速標(biāo)志沒有逐級下降以及施工警告標(biāo)志不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，使得警示效果不理想；且施工區(qū)路段多用限速標(biāo)志的方法進行被動限速，作用單一局限，對車輛的限速警示效果不佳，缺乏主動限速技術(shù)和對駕駛員主動的反饋信息(如車輛是否超過限速值)，駕駛員往往會因為疏忽大意而產(chǎn)生安全隱患；由于日常性養(yǎng)護具有隨機性、短暫性等特性，且缺乏對施工區(qū)路段現(xiàn)狀通行信息的反饋，故難以讓駕駛?cè)颂崆傲私馐┕ぢ范蔚木唧w情況。因此，如何設(shè)計一種使車輛有效減速以及主動反饋施工區(qū)信息以及車速信息的安全控制系統(tǒng)是解決當(dāng)下施工區(qū)安全事故頻發(fā)的關(guān)鍵舉措。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有道路施工區(qū)安全設(shè)施與技術(shù)的不足，提出一種道路施工區(qū)減速測速一體化安全控制與信息反饋系統(tǒng)，集減速、測速、信息反饋、數(shù)據(jù)采集和出行服務(wù)于一體，以期減少施工作業(yè)過程對交通安全的影響，提升人們出行體驗。

為達成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

道路施工區(qū)減速測速一體化安全控制與信息反饋系統(tǒng)，包括兩組便攜式減速帶，兩組便攜式減速帶沿行車方向間隔設(shè)置，兩個刻槽式減速帶槽內(nèi)各安裝兩個振動傳感器，通過振動傳感器采集車輛振動產(chǎn)生的電信號；便攜式可變信息情報板設(shè)置于第二組減速帶與施工區(qū)之間的非行車區(qū)域，用于顯示限速、實時車速以及施工區(qū)實時路況信息；信息處理單元集成設(shè)置于便攜式可變信息情報板內(nèi)部，用于將電信號轉(zhuǎn)化成車速信息，處理存儲數(shù)據(jù)；移動終端模塊用于延伸便攜式可變信息情報板功能；無線通信模塊用于在信息處理單元與移動終端模塊之間傳遞數(shù)據(jù)。

進一步，所述移動終端模塊與導(dǎo)航地圖相結(jié)合，能夠顯示一個區(qū)域內(nèi)所有施工區(qū)的實時路況信息，所述施工區(qū)實時路況信息包括施工區(qū)位置信息、施工規(guī)模、施工期、施工路段長度、實時交通量、限速情況以及車頭時距信息。

進一步，所述兩組刻槽式減速帶采用橡膠制成的槽狀空心體。

進一步，所述非行車區(qū)域為土路肩或者中央分隔帶。

進一步，所述兩組便攜式減速帶的間隔距離為10米，便攜式可變信息情報板與相鄰的一組便攜式減速帶的距離為70m。

進一步，振動傳感器為801s振動傳感器。

由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的道路施工區(qū)減速測速一體化安全控制與信息反饋系統(tǒng)，包括兩組便攜式減速帶，兩個刻槽式減速帶槽內(nèi)各安裝兩個振動傳感器，便攜式可變信息情報板用于顯示限速、實時車速以及施工區(qū)實時路況信息；信息處理單元用于將電信號轉(zhuǎn)化成車速信息，處理存儲數(shù)據(jù)，系統(tǒng)功能集車輛減速、測速、信息反饋、施工區(qū)信息反饋為一體，用途廣泛，適應(yīng)性強。減少施工作業(yè)過程對交通安全的影響，提升人們出行體驗。具有經(jīng)濟便攜、可重復(fù)使用、能夠快速容易地安裝和移動、功能多樣、造價低廉、安全保障性能優(yōu)良的特點，并填補了國內(nèi)在信息反饋體系上的空白，有較好的市場前景，推廣價值和經(jīng)濟效益顯著。

在便攜式橡膠減速帶內(nèi)安裝振動傳感器進行測速，既可以減速又可以測速，解決了當(dāng)前的磁感應(yīng)線圈常會切割路面結(jié)構(gòu)進行埋設(shè)，容易損壞不易維護的問題；利用編程調(diào)節(jié)傳感器的感應(yīng)距離，靈敏度，可使裝置適應(yīng)不同的工作環(huán)境。

系統(tǒng)在車輛通過施工區(qū)之前時，通過led顯示屏，可以清楚的顯示施工區(qū)的相關(guān)信息和車輛減速信息，而且會對超速車輛做出預(yù)警；用主動的信息反饋技術(shù)代替原有的被動標(biāo)志，能使駕駛員更好的了解車速信息，也起到提醒的作用，大幅度的降低安全事故。

進一步，系統(tǒng)采用801s振動傳感器，檢測錯誤率低，適用車型廣，相比超聲波傳感器以及壓力傳感器，優(yōu)勢明顯。

進一步，系統(tǒng)運用無線傳輸裝置，和導(dǎo)航地圖相結(jié)合。車輛通過施工區(qū)后，通過無線傳輸裝置，將施工區(qū)的長度信息，速度信息，通過時間等傳輸?shù)揭苿咏K端，從而指導(dǎo)駕駛員智能出行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖

圖3為本發(fā)明的參數(shù)設(shè)置界面示意圖

圖4為本發(fā)明的便攜式可變信息情報板工作電路圖

圖中：1.第一組便攜式減速帶，2.第二組便攜式減速帶，3.801s振動傳感器，4.便攜式可變信息情報板，5.信息處理單元，6.移動終端模塊，7.硬路肩，8.土路肩，9.系統(tǒng)管理軟件，a.提前警告段，b.上游過渡段，c.工作段，d.終止段。

具體實施方式

為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖示說明如下。

該道路施工區(qū)減速測速一體化安全控制與信息反饋系統(tǒng)主要安裝在道路施工區(qū)提前警告段。

如圖1所示，該系統(tǒng)包括：第一組便攜式減速帶1，第二組便攜式減速帶2兩組刻槽式減速帶，沿行車方向間隔設(shè)置于施工區(qū)前方的對應(yīng)車道上，所述兩組刻槽式減速帶采用橡膠制成的槽狀空心體，槽內(nèi)各安裝兩個801s振動傳感器3，能夠在降低車輛行駛速度的同時采集車輛振動產(chǎn)生的電信號；便攜式可變信息情報板4，設(shè)置于第二組減速帶2與施工區(qū)之間的非行車區(qū)域，用于顯示限速、實時車速以及施工區(qū)實時路況信息；信息處理單元5，集成設(shè)置于便攜式可變信息情報板4內(nèi)部，用于將電信號轉(zhuǎn)化成車速信息，處理存儲數(shù)據(jù)；用于延伸便攜式可變信息情報板功能的系統(tǒng)管理軟件9和移動終端模塊6；以及用于在信息處理單元5與系統(tǒng)管理軟件9和移動終端模塊6之間傳遞數(shù)據(jù)的無線通信模塊。

所述移動終端模塊6與導(dǎo)航地圖相結(jié)合，能夠顯示一個區(qū)域內(nèi)所有施工區(qū)的實時路況信息，所述施工區(qū)實時路況信息包括施工區(qū)位置信息、施工規(guī)模、施工期、施工路段長度、實時交通量、限速情況以及車頭時距信息。

所述無線通信模塊包括無線發(fā)送模塊(gprs,dtu)和無線主模塊(gprs,dtu)，可以和多種設(shè)備對接，與下端設(shè)備進行本地通信即可實現(xiàn)無線傳輸功能。無線發(fā)送模塊通過移動，電信，聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的透明協(xié)議進行傳輸無線編程即可將數(shù)據(jù)發(fā)送給主模塊，主模塊和發(fā)送模塊配合使用可以減少編程工作。所述無線通信模塊還具有報警和報警號碼編輯選擇等功能，可以將特殊的報警信息及時有效地發(fā)送給設(shè)定的號碼，保證設(shè)備的安全可靠運行。后期無線通信模塊可以將所有數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)上傳internet網(wǎng)進行數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)道路交通信息的共享和下位數(shù)據(jù)信息價值的最大化。

所述系統(tǒng)管理軟件主要用于對道路施工區(qū)減速測速一體化安全控制與信息反饋系統(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)進行管理與處理，主要包括實時、告警、視頻、查詢與管理五個模塊。

所述移動終端模塊可以與導(dǎo)航地圖相結(jié)合，接收無線通信模塊傳遞的施工區(qū)的實時路況信息，為駕駛?cè)藛T提供更加優(yōu)化的導(dǎo)航功能、定位功能等，提升人們的出行體驗。

所述施工區(qū)實時路況信息包括施工區(qū)位置信息、施工規(guī)模、施工期、施工路段長度、實時交通量、限速情況以及車頭時距等具體的信息。

基于上述系統(tǒng)組成及各自功能，系統(tǒng)管理軟件的模塊功能以及移動端模塊功能的具體實現(xiàn)如下：

1、實時模塊，主要顯示某一具體施工區(qū)內(nèi)系統(tǒng)實時工作狀態(tài)和施工區(qū)實時路況信息，所述系統(tǒng)實時工作狀態(tài)主要指系統(tǒng)各個部件是否正常工作；所述施工區(qū)實時路況信息包括施工區(qū)位置信息、施工規(guī)模、施工期、施工路段長度、實時交通量、限速情況以及車頭時距等具體的信息。

2、告警模塊，主要包括系統(tǒng)告警、施工區(qū)施工狀態(tài)告警與施工區(qū)擁堵狀態(tài)告警三部分，該模塊通過一些判定條件對實時模塊中顯示的內(nèi)容進行判定，并使其顯示不同的顏色來提醒管理人員維修系統(tǒng)或關(guān)注施工區(qū)狀態(tài)。

1)系統(tǒng)告警

系統(tǒng)設(shè)定固定周期對便攜式可變信息情報板顯示的內(nèi)容進行檢查與核實；若便攜式可變信息情報板不顯示任何數(shù)據(jù)，則實時系統(tǒng)狀態(tài)中的顯示屏欄將顯示紅色；若便攜式可變信息情報板缺失速度數(shù)據(jù)，則實時系統(tǒng)狀態(tài)中的振動傳感器欄將顯示紅色。

2)施工區(qū)施工狀態(tài)告警

主要包括5個工作日內(nèi)將出現(xiàn)的施工區(qū)(實時模塊路況信息顯示橘色)、3個工作日內(nèi)將結(jié)束的施工區(qū)(實時模塊路況信息顯示黃色)以及正常進行的施工區(qū)(實時模塊路況信息顯示正常)。

3)施工區(qū)擁堵狀態(tài)告警

根據(jù)獲取的施工區(qū)交通量以及路段通行能力的比值來確定該施工區(qū)的擁堵狀態(tài)，若比值大于0.8，實時模塊中該施工區(qū)域顯示紅色，否則顯示正常。

3.視頻模塊，主要顯示施工區(qū)實際場景。

4.查詢模塊，可以提取關(guān)于施工區(qū)交通量和車速等信息的實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要以圖表的方式呈現(xiàn)，方便研究人員的提取與處理。

5.管理模塊，是系統(tǒng)管理軟件的核心設(shè)置部分，主要設(shè)置以下三方面的內(nèi)容：

1)設(shè)置將出現(xiàn)施工區(qū)的位置、持續(xù)日期、施工區(qū)長度等，供用戶提前了解施工區(qū)基本情況。

2)設(shè)置限速信息、減速帶位置等內(nèi)容，通過在地圖上疊加顏色圖層，向用戶提供實時的路段信息。

3)依據(jù)告警中的判定方法，在參數(shù)設(shè)置中設(shè)置相關(guān)的臨界參數(shù)。

6.移動端模塊，可以自主提供起訖點路段間的施工區(qū)信息，顯示施工區(qū)實時路況信息，依據(jù)實時施工區(qū)的交通量、限速信息優(yōu)化路線算法，為駕駛?cè)藛T提供更加優(yōu)化的導(dǎo)航功能、定位功能等，努力提升人們的出行體驗。

基于上述系統(tǒng)組成，執(zhí)行下述計算和判斷過程，如圖2所示：

1)將設(shè)備安裝在施工區(qū)上游提前警告段合適的區(qū)域，并進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，使設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。

如圖3所示，參數(shù)設(shè)置包括超速設(shè)置、測距設(shè)置、測速校準(zhǔn)、測端選擇、濾值范圍。所述超速設(shè)置是根據(jù)施工區(qū)的實際情況，設(shè)定施工區(qū)的限速值；測距設(shè)置是設(shè)置兩個減速帶的間距；測速校準(zhǔn)可根據(jù)實際車速對試驗數(shù)據(jù)的比值，按相同的比例對數(shù)據(jù)進行校準(zhǔn)，從而使誤差達到容許誤差之內(nèi)；測端選擇是可以自由選擇測速的起始端，從而能夠改變測速方向，當(dāng)測端選擇為綠色時，表示測速開始端為前端，當(dāng)測端選擇為紅色時，表示測速開始端為后端；濾值范圍是對某些由突發(fā)狀況產(chǎn)生的干擾數(shù)據(jù)進行過濾，限定測速范圍，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

2)當(dāng)車輛經(jīng)過第一組便攜式減速帶1時，車輛速度減慢，并且對減速帶產(chǎn)生一個壓力，此時安置在減速帶內(nèi)部的振動傳感器3開始工作且處于閉合狀態(tài)，將會產(chǎn)生一個電信號；當(dāng)車輛駛離第一組便攜式減速帶1時，振動傳感器3結(jié)束工作且處于斷開狀態(tài)，此時回路里的電信號消失。信息處理單元5會對產(chǎn)生電信號的時間t1進行記錄。

3)當(dāng)車輛經(jīng)過第二組便攜式減速帶2時，車輛速度減慢，減速帶內(nèi)的振動傳感器3工作原理與第一組便攜式減速帶內(nèi)振動傳感器的工作原理一樣。同樣信息處理5單元會對產(chǎn)生電信號的時間t2進行記錄。

4)根據(jù)產(chǎn)生電信號的時間差與兩組便攜式減速帶的間距即可計算出車輛通過減速帶的實時速度，從而實現(xiàn)對施工區(qū)車輛的測速。

5)基于單片機的信息處理單元5將電信號轉(zhuǎn)化為速度信息后與預(yù)設(shè)限制速度值進行比較，判斷車輛是否超速，并且將經(jīng)過處理的速度信息顯示于便攜式可變信息情報板4上，便攜式可變信息情報板如圖4所示；

如果車輛運行速度v大于預(yù)設(shè)限制速度值，則判定車輛超速，便攜式可變信息情報板4顯示施工路段限速值與紅色實時車速，同時也可以加入額外的信息顯示(例如“警告！您已超速！”)，紅色實時車速用以警醒駕駛員；

如果車輛運行速度v小于預(yù)設(shè)限制速度值，則判定車輛未超速，便攜式可變信息情報板4顯示施工路段限速值與綠色實時車速；

6)通過無線通信模塊，信息處理單元5將經(jīng)過處理的速度信息以及施工區(qū)的實時路況信息傳輸至系統(tǒng)管理軟件9，實現(xiàn)實時、告警、視頻、查詢與管理五個模塊功能，并按具體要求顯示于便攜式可變信息情報板4上，從而達到安全信息反饋的功能；

7)通過無線通信模塊，信息處理單元5將經(jīng)過處理的速度信息以及施工區(qū)的實時路況信息傳輸至移動終端6，移動終端模塊6與導(dǎo)航電子地圖結(jié)合，可以快速定位駕駛員所處位置，按駕駛員需求顯示施工區(qū)實時路況信息，依據(jù)實時施工區(qū)的交通量、限速信息優(yōu)化路線算法，為駕駛?cè)藛T提供更加優(yōu)化的導(dǎo)航等功能，努力提升人們的出行體驗。

系統(tǒng)還可以提供數(shù)據(jù)查詢、清除與導(dǎo)出功能。當(dāng)完成一次項目后，可以進行數(shù)據(jù)庫的清空，便于開始新項目的數(shù)據(jù)記錄；可以依據(jù)時間條件查詢歷史數(shù)據(jù)；可以將存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)出用于其他方面。

本實施例中，作為優(yōu)選的方案，所述兩組便攜式減速帶1.2的間隔距離為10米，可以提高駕駛員注意力，有效降低車輛速度。所述便攜式可變信息情報板4與相鄰一組減速帶2的距離為70m(當(dāng)車輛行駛速度為50km/h時，標(biāo)志的最小視認(rèn)距離為66.61m)，所述非行車區(qū)域為土路肩8或者中央分隔帶。

本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述振動傳感器3型號為801s，檢測錯誤率低，適用車型廣，相比超聲波傳感器以及壓力傳感器，優(yōu)勢明顯。本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述便攜式減速帶1.2選自特制刻槽式橡膠減速帶，抗壓強度高，抗推移性優(yōu)良，便攜且方便傳感器與線路的布設(shè)。所述便攜式可變信息情報板4選自便攜式可變信息情報板。

本實施例中，作為優(yōu)選方案，所述非行車區(qū)域為土路肩8或者中央分隔帶。所述對應(yīng)車道還包括因施工而封閉的正常(無施工區(qū))車道。

本實施例中，作為優(yōu)選方案，數(shù)據(jù)的導(dǎo)出采用外掛u盤進行速度與時間數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，其導(dǎo)出數(shù)據(jù)的格式為csv格式。

在另一些實施例中，所述兩組便攜式減速帶1.2的間隔距離可以根據(jù)施工區(qū)實際交通流量與路況確定。所述便攜式可變信息情報板4與相鄰一組減速帶2的距離根據(jù)標(biāo)志的最小視認(rèn)距離確定。

在另一些實施例中，可以拓展系統(tǒng)管理軟件和移動終端功能，使之更好地為人們出行以及相關(guān)科研單位服務(wù)。